ICP-MS法同時測定礦泉水界限指標中5種元素

崔曉嬌，周探春，周 鵬，曹雯婷，胡宇格

(長沙市食品藥品檢驗所 國家酒類產品質量監督檢測中心，湖南長沙 410016)

礦泉水是從地下深處自然涌出的或者是經人工揭露的、未受污染的天然地下礦水；含有一定量的礦物鹽、微量元素，含有國家標準規定的礦物質及限定指標[1]。鍶是人體必需的微量元素之一，與人體骨骼的發育、心血管的功能與結構以及神經和肌肉的興奮等息息相關，在人體中具有重要作用；硒是生物生長發育所必需的微量元素；硅是人體所必需的微量元素，對于機體骨骼、心血管等都有重要的健康意義；但硅在水中的溶解度較低，一般以偏硅酸的形態存在于水中[2-3]。

礦泉水中金屬元素的檢測方法有電感耦合等離子體質譜法、原子吸收光譜法與氫化物發生原子熒光法等。礦泉水中偏硅酸國家標準只有紫外-可見分光光度法，該方法樣品預處理繁瑣，效率低、速度慢，精密度較差。按照《食品安全國家標準 飲用天然礦泉水》（GB 8537—2018）要求中鋰≥0.20 mg/L、鍶≥0.20 mg/L、鋅≥0.20 mg/L、偏硅酸≥25 mg/L、硒≥0.01 mg/L。礦泉水界限指標應有1項(或=1項以上)指標符合上述規定[4]。本文根據工作需求，建立了同時測定礦泉水中5種界限指標的方法，該方法簡單快捷、靈敏度高，可以準確地同時測定礦泉水中5種元素，解決了傳統方法不同儀器的測定，可以為檢驗節省時效。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

Agilent 7700x電感耦合等離子體質譜儀（美國Agilent公司）；UV2450紫外-可見分光光度計（日本島津）；Milli－Q超純水系統（美國Millipore公司），硝酸（德國默克）公司；Li、Sr、Zn、Se和SiO2分別為單元素標準儲備溶液，濃度分別為1 000 μg/mL（國家標準物質研究中心研制）。內標溶液45Sc、72Ge濃度為100 μg/mL（國家標準物質研究中心研制）。質譜調諧液（內含Li、Y、Tl元素）濃度為10 μg/mL（美國Agilent公司）。

1.2 儀器工作條件

用質譜調諧液（1.0 μg/L）調試儀器至最佳狀態，使儀器靈敏度、氧化物、雙電荷、分辨率等各項指標達到要求。儀器工作參數，即高頻發射功率：1 500 W；載氣流速：0.80 L/min；輔助氣流速：0.80 L/min；補償氣流速：0.80 L/min；氦氣碰撞。

1.3 試驗方法

1.3.1 標準溶液配制

混合標準工作溶液。吸取適量上述Li、Sr、Zn、Se和SiO2單元素標準儲備溶液，用1%的硝酸溶液逐級稀釋配制成混合標準工作溶液，各元素曲線濃度見表1。

表1 各元素曲線濃度

1.3.2 樣品測定

取100 mL水樣，加入硝酸1 mL，使其濃度達到1%。在線引入內標，按照設定的方法，依次將試劑空白、混合標準系列、樣品溶液按照進樣順序引入儀器，進行分析，測定待測元素的信號強度CPS，從標準曲線或回歸方程中查得樣品管中測定元素的質量濃度。

2 結果與分析

2.1 同位素及內標的選擇

選擇同一濃度同元素的不同質量數進行測定，試驗表明，選擇靈敏度好，穩定性好的質量數作為測定結果，選擇穩定的內標元素見表2。

表2 各元素同位素的選擇和內標元素的選擇

2.2 標準曲線的線性范圍

按照礦泉水的界限指標元素含量，選用適合礦泉水測定的范圍更能確保試驗結果的準確性，標準曲線的線性范圍、回歸方程及相關系數見表3。由表3可知，各元素的相關系數均大于0.999 9。

2.3 方法檢出限和定量限

方法檢出限用1%硝酸溶液作為空白試劑，在優化的試驗條件下平行測定20次，計算各元素計數值的標準偏差，以3倍標準偏差確定方法檢出限，10倍標準偏差確定方法定量限[5]，結果見表3。

表3 各元素回歸方程、相關系數、檢出限及定量限

2.4 樣品測定結果

取市售農夫山泉天然飲用礦泉水，平行進行3次測定，取平均值。結果見表4，按照《食品安全國家標準 飲用天然礦泉水》（GB 8537—2018）標準要求界限指標應有一項（或=一項以上）指標符合標準的規定，試驗表明該農夫山泉天然飲用礦泉水符合標準要求。其中ICP-MS法中偏硅酸計算公式為[6]：

表4 農夫山泉天然飲用礦泉水中各元素的測定結果

式中：c代表樣品測定偏硅酸濃度，mg/L；78/60代表偏硅酸與二氧化硅換算系數。

2.5 加標回收試驗

取空白水樣進行加標試驗，分別加入低中高3個水平的標準溶液，樣品重復測定6次，得出加標回收率、精密度見表5。

表5 各元素的加標回收率及精密度（n=6）

2.6 紫外-可見分光光度計測定偏硅酸

按照《食品安全國家標準 飲用天然礦泉水檢驗方法》（GB 8538—2016）35.1 硅鉬磺光譜法測定市售農夫山泉天然飲用礦泉水中的偏硅酸，平行測定2次[7]。結果見表6，試驗表明結果精密度符合標準小于10%的要求。

表6 儀器比對結果

2.7 儀器精密度的測定

取一標準溶液，重復測定7次，得出儀器精密度。結果見表7。

表7 儀器精密度測定結果（n=7）

3 結語

本文建立了電感耦合等離子體質譜法同時測定礦泉水中5種界限指標。可以滿足礦泉水中5種界限指標的快速測定。該方法操作簡單、穩定、高效，具有檢出限低，準確性高，精密度和回收率好，其中對偏硅酸進行了紫外-可見分光光度計與電感感耦合等離子體質譜儀器比對，試驗結果滿足標準要求。